Experimental Study of Compressor Surge for 250-hp Class Vehicular Turbocharger

* Dept. of Mechanical Engineering, Chungnam Nat’l Univ., ** Seah Engineering.,*** Dept. of Automotive Engineering, Dongmyeong Univ., (Received July 29, 2014 ; Revised September 5, 2014 ; Accepted September 18, 2014)Key Words: Turbocharger(터보차저), Surge Phenomenon(서지현상), Turbo Compressor(터보 압축기), Inlet Guide Vane(입구 안내깃), Anti-Surge Valve(서지 방지 밸브) 초록: 터보압축기의 서지는 압축기의 불안정 운전영역으로 주로 소음과 맥동을 유발하며 수회 지속될 시 압축기 시스템 전반에 걸쳐 막대한 피해를 입힌다. 압축기의 안전한 운전을 위해서는 서지현상에 대한 특성파악과 제어전략 수립이 중요하다. 서지현상의 제어는 주로 압축가스의 통과유동량 증대, 필요한 헤드 저감, 압축기 회전수 감속, 가스의 바이패스를 통하여 이루어진다. 본 연구에서는 차량용 터보차저에 서지를 유발했을 때 각 운전 구간별 발생되는 압력변동 특성을 연구하고자 한다. 서지 특성 확인을 위한 파라미터는 압축기 입구 유량과 출구 유량, 관경, 회전수 등으로 선정하였다. 입구단과 출구단 유량을 조절하여 서지 압력 변동을 조사한 결과, 출구단 보다는 입구단 유량의 급격한 변화가 서지와 압축기 내구에 더 영향이 크다는 것을 확인하였다. Abstract: A surge phenomenon cause noise and pulsations in a turbo compressor, which is an unstable operating regime. Because surge protection ensures a safe compressor operation, it is important to understand the physics of the surge phenomenon. In this study, the surge characteristics of a 250-hp class turbo-compressor were evaluated experimentally. The experimental parameters were the rotational speed, opening angles of the inlet guide vane and exit valve, and inlet pipe diameter and flow rates of the inlet gases. The results showed that the compressor surge was very sensitive to the gas flow rates, exit pressure, rotational speed, and bypass flow rates.